虚拟现实辅助除冰机器人遥操作系统

以高压输电线除冰机器人为背景,提出并实现了基于虚拟现实技术的除冰机器人的遥操作系统。介绍了系统的基本框架和功能结构,然后对系统设计的关键技术进行了研究。在这个系统里,操作人员可以利用所生成的虚拟环境实时、动态地进行作业观测与机器人遥操作,为先进机器人遥操作系统的实现提供经验和关键技术。     

基于多智能体的多机器人网络控制体系

按照共享控制模式建立基于多智能体的多机器人遥操作系统网络控制体系。设计了具有感知、决策和交互等公共属性的智能体模块化层次结构,给出了各模块的功能描述,阐明了多个智能体之间的交互特性。在此基础上,实现了融合多层分布式黑板模型和智能体节点的多机器人网络遥操作控制体系结构。最后实验测试了状态推理智能体的激活状态,验证了多智能体结构框架下网络遥操作控制体系的有效性。     

临场感遥操作机器人综述

本文分别综述了视觉临场感遥操作机器人系统、力觉临场感遥操作机器人系统、触觉临场感遥操作机器人系统、运动觉临场感遥操作机器人系统及时延对临场感遥操作机器人系统的影响问题。提出了临场感遥操作机器人技术是一门多传感器、多信息融合的人机交互技术，并指出了其今后的发展方向及研究重点。     

基于操作者表现的机器人遥操作方法

针对遥操作机器人,提出了一种操作者表现（PoT）的在线识别方法以及基于PoT的遥操作移动机器人控制框架.首先,通过分析遥操作者的EEG（脑电信号）获得5个PoT指标,并使用BP（反向传播）神经网络对其进行建模,从而实现对遥操作者表现的在线识别.随后,设计了一种基于PoT动态调节遥操作共享控制系统中的控制权重的策略.选取3名不同遥操作者进行了在线PoT识别及基于PoT的共享控制遥操作实验,实验结果证明该方法能够有效地在线识别PoT,同时基于PoT的控制框架提升了遥操作的效率和安全性.     

自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制

作为空间操控的重要手段, 空间遥操作将趋向于更精细和更灵活. 然而传统的空间遥操作控制方法难以兼 顾操作的精细性和灵活性. 针对这一问题, 本文阐述了一种面向自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制方法. 首先根据自由飞行空间机器人的动力学模型, 设计了空间遥操作分数阶PID控制系统. 其次, 针对空间遥操作时滞 系统和系统的鲁棒性和抗干扰性要求, 基于系统的参数稳定域, 对分数阶PID控制器的参数进行整定. 最后, 数值仿 真和地面遥操作实验验证了分数阶PID控制器的跟踪性能、抗干扰性、鲁棒性和抗时延抖动性能. 因此, 本文设计的 分数阶PID控制器不仅适合于空间遥操作复杂时滞系统, 而且可以满足未来空间遥操作任务的发展需求.     

自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制（英文）

作为空间操控的重要手段,空间遥操作将趋向于更精细和更灵活.然而传统的空间遥操作控制方法难以兼顾操作的精细性和灵活性.针对这一问题,本文阐述了一种面向自由飞行空间机器人的遥操作分数阶PID控制方法.首先根据自由飞行空间机器人的动力学模型,设计了空间遥操作分数阶PID控制系统.其次,针对空间遥操作时滞系统和系统的鲁棒性和抗干扰性要求,基于系统的参数稳定域,对分数阶PID控制器的参数进行整定.最后,数值仿真和地面遥操作实验验证了分数阶PID控制器的跟踪性能、抗干扰性、鲁棒性和抗时延抖动性能.因此,本文设计的分数阶PID控制器不仅适合于空间遥操作复杂时滞系统,而且可以满足未来空间遥操作任务的发展需求.     

多自由度遥操作系统的适应性波预测控制

针对波预测方法用于多自由度遥操作系统预测模型适应性差的问题,提出了适应性波预测的控制方法。该方法利用波变量、适应性预测器来保证遥操作系统的稳定并提高系统的透明性和适应复杂多变作业任务的能力。设计三自由度主从遥操作实验,实验结果表明具有适应性的波预测器能够适应从端模型变化的作业环境,系统稳定且具有较高的透明性。     

网络延时和负荷变化对基于网络的遥操作机器人系统的影响和解决方法

在基于网络的遥操作机器人系统中,由于网络延时具有随机性、可变性和不可预测性,这将会影响遥操作的实时性、准确性和可靠性。文章提出了一种网络延时模型,分析了网络延时和命令数据包丢失对基于网络的机器人遥操作系统所造成的影响,以及由于网络信道负荷的动态变化和延时抖动对视频传输所造成的不连续性和抖动现象,并提出了相应的解决办法。通过基于网络的机器人遥操作实验证明了该文所提出方法的有效性和可行性。     

视频融合在机器人遥操作中的应用

在机器人遥操作系统中，目前普遍采用预测仿真的方法来克服信号传输时延对遥操作的影响。但虚拟环境与实际环境往往不是完全一致的．因而仅仅依靠仿真图形来辅助完成遥操作任务是不可靠的。针对预测仿真的不足，本文详细介绍了视频融合中的关键技术．使仿真图形能精确的与视频图像相匹配．从而直观的为操作者提供仿真模型与真实机器人运动是否一致的信息．辅助操作者正确可靠的完成遮操作任务。     

不确定遥操作系统带干扰观测器的自适应控制

遥操作系统受到不同类型的不确定性因素影响, 这些不确定性会降低系统的透明性, 甚至会使得系统不稳定. 本文提出了一种带干扰观测器的自适应控制器(adaptive controller with disturbance observer, ACWDO) 用来处理遥操作系统中同时受到的外部干扰和内部动力学参数不确定性. 首先建立了受外部干扰的遥操作系统的非线性动力学模型; 然后分别对主机器人和从机器人设计非线性干扰观测器用来对外部干扰进行估计和补偿; 之后在干扰观测器基础之上分别对主机器人和从机器人设计自适应控制器用来处理内部不确定的动力学参数; 最后再将所设计的ACWDO融入到四通道遥操作系统结构中. 理论分析和仿真结果表明, 所设计的控制器可以取得良好的位置跟踪和力跟踪效果, 确保了遥操作系统的透明性.     

基于触觉反馈和表面肌电信号的随机时延夹持器遥操作方法

提出了一种基于触觉和表面肌电信号的夹持器抓取力控制遥操作方法.在控制过程中,采用了基于非时间参考的遥操作方法用于消除随机时延对系统稳定性的影响.使用了表面肌电信号作为遥操作控制信号来改善操作者的操控体验.另外,还使用了基于粒子群优化的支持向量回归模型和模糊控制器.实验结果证明,此方法对操作员的用力估计误差约为8.45%,平均跟踪误差约0.6N,可以让操作者更加稳定有效地调节夹持器的夹持力大小.     

基于虚拟现实的临场感遥控作业系统的研究动向

本文阐述了虚拟现实技术在临场感遥控作业系统中的研究和应用背景、状况和 内容．综述了临场感遥控作业虚拟现实系统的最近进展．重点介绍了它在监控和协作控制、 劣质视觉反馈的遥作及具有通信时延的遥作方面的研究动向．指出临场感遥控作业虚拟现实 系统是今后临场感技术研究和发展的主潮流,并对我国今后在这方面的研究应遵循的基本原 则提出了建议．     

适用于空间机器人遥操作系统数据通信的纠错编码

本文首先介绍了一般机器人遥操作系统在通信中使用的差错控制技术,接着根据空间机器人遥操作系统中通信信道的特点,提出采用Reed-Solomon（RS）码作为空间机器人遥操作系统的遥测数据和遥控数据的纠错编码,用软件实现了基于有限域GF(2^8) 的通用编译码算法,最后分析了在空间遥操作原型系统中应用RS码后的误码性能。     

虚拟现实力觉临场感遥控作业系统的研究进展

本文阐述了虚拟现实技术在力觉临场感遥控作业系统中的研究和应用背景、状况和主要内容,综述了虚拟现实力觉临场遥控作业实系统的国内外最近研究进展,并介绍了目前研究亟需解决的关键技术,指出虚拟现实力觉临场感遥控作业系统的研究对临场感技术以至于非确定性环境下作业的第三代机器人的发展有着非常重要的理论意义和应用价值。     

基于大数据聚类的工业遥操作机器人位姿定位控制系统设计

针对工业遥操作机器人位姿定位过程中难以同步控制位置和姿态角,导致位姿定位准确性较差的问题,利用大数据聚类技术,从硬件和软件两个方面优化设计工业遥操作机器人位姿定位控制系统。通过位姿传感器的改装,保证传感器设备能够同时测量机器人位置与姿态,改装定位控制器和驱动器。在系统硬件的支持下,考虑机器人组成结构、运动原理和动力学理论,构建机器人数学模型,在该模型下模拟机器人遥操作过程,确定机器人位姿的定位控制目标。实时采集机器人位姿数据,利用大数据聚类技术计算定位控制量,在控制器的约束下,实现系统的位姿定位控制功能。通过系统测试实验得出结论：综合多种类型的运动情况,在优化设计系统的控制下,机器人的位置误差平均值为4.5mm,姿态角控制误差为0.04°。     

Observer-based sliding mode control for bilateral teleoperation with time-varying delays

In this paper, a tracking control scheme is investigated for a bilateral teleoperation system with time-varying delays and dynamic uncertainties. The tracking control scheme is based on an extended state observer (ESO), a time-delay part observer and a continuous terminal sliding mode control (CTSMC) strategy. The dynamic uncertainties are dealt with by the ESO for the bilateral teleoperation system. The time-varying delays with unmeasurable derivatives are estimated by the two time-delay part observers. The CTSMC strategy is used to ensure finite-time convergence for the bilateral teleoperation system without knowing the second derivatives of tracking errors. Finally, experiment results are shown for the bilateral teleoperation system to demonstrate effectiveness of the developed tracking control scheme.     

基于时变输出约束的机器人遥操作有限时间控制方法

受操作时间窗口和工作空间的限制,空间遥操作任务需要在有限时间内完成,同时确保末端执行器满足物理约束。此外,时延和外部扰动使不确定遥操作系统的稳定性和控制性能受到严重影响。为此,本文提出了一种基于时变输出约束的机器人遥操作有限时间控制方法。首先,利用积分障碍李雅普诺夫函数处理操作空间的时变约束问题,实用有限时间李雅普诺夫稳定定理保证了系统的快速稳定性。然后,利用神经网络估计环境力以及消解模型不确定性带来的影响,利用鲁棒项补偿神经网络的估计偏差和消解未知外部扰动的影响。最后,在Matlab/Simulink环境下同其他算法进行仿真对比,并在地面实验平台上验证了该算法,理论仿真和实验结果表明该方法进一步提高了误差收敛速率和收敛精度,且系统的输出不会超出预先设定的时变边界。     

基于RUDP的视频传输技术研究

针对远程遥控系统中视频传输采用传统传输协议的低效率、大开销等问题，研究将RUDP协议中的序列号、滑动窗口、重传和确认技术以及拥塞控制策略应用于远程遥控系统的视频传输。实验测试证明，RUDP比TCP或UDP有更高的视频传输效率。